CN103901561A - 光电转换装置及光纤耦合连接器 - Google Patents

光电转换装置及光纤耦合连接器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光电转换装置，其包括电路板、发光模块、收光模块、光耦合透镜及透镜条。发光模块及收光模块间隔地固设于电路板上。光耦合透镜包括第一光学面、与第一光学面垂直的第二光学面、与第一光学面及第二光学面均倾斜的反射面以及多个第一会聚透镜。第一会聚透镜设置于第二光学面上且与发光模块及收光模块对应。光耦合透镜位于电路板上方且使第一光学面与发光模块及收光模块间隔相对。透镜条包括透光本体部及多个第二会聚透镜。本体部包括平行相背的上表面及下表面，下表面开设有收容槽。第二会聚透镜设置于上表面上。透镜条固设于电路板上。发光模块及收光模块均收容于收容槽内并与第二会聚透镜对准。本发明还涉及一种光纤耦合连接器。

Description

光电转换装置及光纤耦合连接器
技术领域
本发明涉及一种光电转换装置及一种具有该光电转换装置的光纤耦合连接器。
背景技术
光纤耦合连接器通常包括光电转换装置及多个光纤。其中，该光电转换装置包括发光模块、收光模块以及光耦合透镜。该多个光纤与该发光模块及该收光模块一一对应，且每个光纤均包括光纤芯及包覆光纤芯的包覆层。该光耦合透镜是在该发光模块与该光纤之间进行光学耦合或者该光纤与该收光模块之间进行光学耦合时将光束反射并改变90度。具体地，来自该发光模块的光束以平行光的形态被该光耦合透镜导引至对应的光纤的光纤芯中，从光纤的光纤芯中出来的光束以平行光的形态被该光耦合透镜导引至对应的收光模块中。
然而，由于光纤的光纤芯的直径很小(多模光纤的光纤芯的直径约为50μm-100μm，单模光纤的光纤芯的直径约为9μm)，一旦从发光模块中发出的光束的截面较大，则从该光耦合透镜出来的光束的截面亦较大，甚至该光束的截面的直径大于对应的光纤的光纤芯的直径，如此容易造成从该光耦合透镜出来的光束无法完全进入对应的光纤中，从而降低了发光模块与对应光纤之间的光耦合效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种光电转换装置及一种具有该光电装换装置的光纤耦合连接器，其能够提高发光模块与对应光纤之间的光耦合效率。
一种光电转换装置，其包括电路板、发光模块、收光模块、光耦合透镜以及透镜条。该发光模块及该收光模块相互间隔地固设于该电路板上。该光耦合透镜包括第一光学面、与该第一光学面垂直的第二光学面、与该第一光学面及该第二光学面均倾斜的反射面以及多个第一会聚透镜。该多个第一会聚透镜设置于该第二光学面上且与该发光模块及该收光模块对应。该光耦合透镜位于该电路板上方且使该第一光学面与该发光模块及该收光模块间隔相对。该反射面用于将从该第一光学面进入的平行光束反射至对应的第一会聚透镜及将经该多个第一会聚透镜后的平行光束反射至该第一光学面。该透镜条包括透光本体部及多个第二会聚透镜。该本体部包括平行相背的上表面及下表面，该下表面开设有收容槽。该多个第二会聚透镜设置于该上表面上。该透镜条固设于该电路板上。该发光模块及该收光模块均收容于该收容槽内并与该多个第二会聚透镜分别对准。该透镜条用于将该发光装置发出的光线转换为平行光束并引导至该光耦合透镜中及将从该光耦合透镜出射的平行光束会聚至对应的收光模块中。
一种光纤耦合连接器，其包括多个光纤以及如上所述的光电转换装置。每根光纤均包括光纤芯及包覆该光纤芯的包覆层。该多个光纤芯与该多个第一会聚透镜一一对准。
相较于现有技术，该光纤耦合连接器及该光电转换装置利用该透镜条的本体部将从该发光模块发出的光束内收，再利用该透镜条的第二会聚透镜将内收光束转换成平行光束进入光耦合透镜。由此，设置本体部时进入光耦合透镜的平行光束的截面较没有设置本体部时进入光耦合透镜的平行光束的截面要小，相应地，设置本体部时从光耦合透镜出来的光束的截面较没有设置本体部时光耦合透镜出来的光束要小，因此，设置本体部时从光耦合透镜出来的光束容易完全进入对应的光纤芯中，从而提高了发光模块与对应光纤之间的光耦合效率。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的光纤耦合连接器的立体示意图。
图2是图1中的光纤耦合连接器的分解示意图。
图3是图2中的光纤耦合连接器的部分分解示意图。
图4是图1中的光纤耦合连接器沿IV-IV线的剖面示意图。
图5是图4中V处放大后的光路示意图。
图6是图1中的光纤耦合连接器沿VI-VI线的部分剖面放大示意图。
主要元件符号说明
光纤耦合连接器 100
光电转换装置 10
电路板 12
第一表面 122
第二表面 124
发光模块 14
收光模块 16
光耦合透镜 18
顶面 181
顶面凹槽 1810
第一面 1812
第二面 1814
反射面 1816
底面 182
底面凹槽 1820
第一光学面 1822
前表面 183
缺口 1830
第二光学面 1832
后表面 184
第一会聚透镜 185
支撑件 186
透镜条 19
本体部 192
上表面 1922
下表面 1924
收容槽 1920
底部 1926
第二会聚透镜 194
光纤 20
光纤芯 22
包覆层 24
收容空间 10a
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明实施方式作进一步的详细说明。
请参阅图1，为本发明实施方式提供的光纤耦合连接器100。该光纤耦合连接器100包括一个光电转换装置10以及四根光纤20。
请一并参阅图1及图2，该光电转换装置10包括一个电路板12、两个发光模块14、两个收光模块16、一个光耦合透镜18以及一个透镜条19。
该电路板12包括一个第一表面122及一个第二表面124。该第一表面122及该第二表面124位于该电路板12的相背两侧，且该第一表面122与该第二表面124平行。
该两个发光模块14及该两个收光模块16相互间隔地固设于该第二表面124上并与该电路板12电性连接。具体地，该两个发光模块14及该两个收光模块16依次排列成一条直线。本实施方式中，该两个发光模块14可为垂直共振面激光二极管，其用于将电信号转换为光信号并向外发出光束。该两个收光模块16用于接收来自外部的光束并将光信号转换为电信号。
请一并参阅图2至图5，该光耦合透镜18包括一个顶面181、一个底面182、一个前表面183、一个后表面184、四个第一会聚透镜185以及一个支撑件186。
该顶面181与该底面182位于该光耦合透镜18相背的两侧，且该顶面181与该底面182平行。该前表面183与该后表面184位于该光耦合透镜18相背的两侧，且该前表面183与该后表面184平行。该前表面183垂直连接该顶面181及该底面182，该后表面184垂直连接该顶面181及该底面182。
该顶面181开设有条形的顶面凹槽1810。该顶面凹槽1810包括一个第一面1812、一个第二面1814以及一个反射面1816。该第一面1812位于该顶面凹槽1810的底部并与该顶面181平行。该第二面1814位于该顶面凹槽1810的一侧且与该第一面1812及该顶面181均垂直连接。该反射面1816位于该顶面凹槽1810的另外一侧且与该第一面1812及该顶面181均倾斜连接。该底面182开设有方形的底面凹槽1820。该底面凹槽1820包括第一光学面1822。该第一光学面1822位于该底面凹槽1820的底部且与该顶面181及该底面182均平行。该前表面183开设有缺口1830。该缺口1830包括第二光学面1832。该第二光学面1832与该前表面183及该后表面184均平行，即该第二光学面1832与该顶面181、该底面182及该第一光学面1822均垂直。
该四个第一会聚透镜185均设置于该第二光学面1832上。具体地，该四个第一会聚透镜185排列成一条直线且与该两个发光模块14及该两个收光模块16一一对应。本实施方式中，该四个第一会聚透镜185均为凸透镜。
该支撑件186为一个包括三条边的框体。该支撑件186垂直该底面182朝远离该顶面181的方向延伸，且该支撑件186围绕该底面凹槽1820的三个侧面。
该透镜条19包括透光本体部192及四个第二会聚透镜194。该本体部192包括一个上表面1922及一个下表面1924。该上表面1922及该下表面1924位于该本体部192相背的两侧，且该上表面1922与该下表面1924平行。该下表面1924开设有一个方形收容槽1920。该收容槽1920包括一个底部1926。该四个第二会聚透镜194设置于该上表面1922上，且该四个第二会聚透镜194排列成一条直线。本实施方式中，该四个第二会聚透镜194均为凸透镜。
该四根光纤20与该四个第一会聚透镜185一一对应。每根光纤20均包括一个圆柱体形的光纤芯22及包覆该光纤芯22的包覆层24。该四个光纤芯22与该四个第一会聚透镜185一一对准。
组装该光电转换装置10时，首先，该透镜条19通过胶合方式固设于该电路板12的第二表面124上，该两个发光模块14及该两个收光模块16均收容于该收容槽1920内并与该四个第二会聚透镜194分别对准。接着，该支撑件186通过胶合方式连接于该电路板12的第二表面124上以使该光耦合透镜18固设于该第二表面124上。具体地，该第一光学面1822与该电路板12之间形成一个收容空间10a，该透镜条19收容于该收容空间10a内并与该第一光学面1822及该反射面1816相对。此时，该四个第一会聚透镜185翻转90度后与该四个第二会聚透镜164一一对准。
工作时，请参阅图4及图5，该电路板12给该发光模块14通电，该发光模块14将电信号转换成光信号并向外发出光束L1。该发光模块14发出的光束L1经该底部1926后内收形成光束L2，内收光束L2经对应的第二会聚透镜194转换为平行光束L3，平行光束L3垂直该第一光学面1822进入该光耦合透镜18中并被该反射面1816反射至对应的第一会聚透镜185内，平行光束L3被第一会聚透镜185会聚形成会聚光束L4进入对应的光纤芯22内。
相应地，请参阅图6，来自光纤20的光束经该第一会聚透镜185后以平行光束的形态进入该光耦合透镜18中，再被该反射面1816反射改变90度并穿过该第一光学面1822，最后被该透镜条19会聚至对应的收光模块16中。该收光模块16将光信号转换为电信号以传输至后端进行处理。
本实施方式中的光纤耦合连接器100及光电转换装置10利用透镜条19的本体部192将从发光模块14发出的光束L1内收，再利用透镜条19的第二会聚透镜194将内收光束L2转换成平行光束L3进入光耦合透镜18。由此，设置透镜条19时进入光耦合透镜18的平行光束L3的截面较没有设置透镜条19时进入光耦合透镜18的平行光束的截面要小，相应地，设置透镜条19时从光耦合透镜18出来的光束L4的截面较没有设置透镜条19时光耦合透镜18出来的光束要小，因此，设置透镜条19时从光耦合透镜18出来的光束L4容易完全进入对应的光纤芯22中，从而提高了发光模块14与对应光纤20之间的光耦合效率。假设发光模块14为点光源，其发出的光束大致呈圆锥体，该圆锥体的顶点即为该发光模块14，平行该圆锥体的底面所截得的面即为上述所提及的光束的截面。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光电转换装置，其包括电路板、发光模块、收光模块以及光耦合透镜，该发光模块及该收光模块相互间隔地固设于该电路板上，该光耦合透镜包括第一光学面、与该第一光学面垂直的第二光学面、与该第一光学面及该第二光学面均倾斜的反射面以及多个第一会聚透镜，该多个第一会聚透镜设置于该第二光学面上且与该发光模块及该收光模块对应，该光耦合透镜位于该电路板上方且使该第一光学面与该发光模块及该收光模块间隔相对，该反射面用于将从该第一光学面进入的平行光束反射至对应的第一会聚透镜及将经该多个第一会聚透镜后的平行光束反射至该第一光学面，其特征在于，该光电转换装置还包括透镜条，该透镜条包括透光本体部及多个第二会聚透镜，该本体部包括平行相背的上表面及下表面，该下表面开设有收容槽，该多个第二会聚透镜设置于该上表面上，该透镜条固设于该电路板上，该发光模块及该收光模块均收容于该收容槽内并与该多个第二会聚透镜分别对准，该透镜条用于将该发光装置发出的光线转换为平行光束并引导至该光耦合透镜中及将从该光耦合透镜出射的平行光束会聚至对应的收光模块中。
2.如权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，该光耦合透镜包括平行相背的顶面及底面，该顶面开设有条形的顶面凹槽，该顶面凹槽包括与该顶面平行的第一面、垂直连接该第一面及该顶面的第二面以及倾斜连接该第一面及该第二面的该反射面，该底面开设有方形的底面凹槽，该底面凹槽包括位于底部的该第一光学面，该第一光学面与该顶面及该底面均平行。
3.如权利要求2所述的光电转换装置，其特征在于，该底面上垂直延伸有支撑件，该支撑件围绕该底面凹槽的三个侧面，该支撑件胶合于该电路板上以使该第一光学面与该电路板之间形成收容空间，该透镜条收容于该收容空间内。
4.如权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于，该反射面相对该第一光学面倾斜45度，该反射面相对该第二光学面倾斜45度。
5.如权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于，该多个第一会聚透镜排列成一条直线，该多个第二会聚透镜排列成一条直线，该多个第一会聚透镜及该多个第二会聚透镜均为凸透镜。
6.一种光纤耦合连接器，其包括多个光纤以及如权利要求1所述的光电转换装置，每根光纤均包括光纤芯及包覆该光纤芯的包覆层，该多个光纤芯与该多个第一会聚透镜一一对准。
7.如权利要求6所述的光纤耦合连接器，其特征在于，该光耦合透镜包括平行相背的顶面及底面，该顶面开设有条形的顶面凹槽，该顶面凹槽包括与该顶面平行的第一面、垂直连接该第一面及该顶面的第二面以及倾斜连接该第一面及该第二面的该反射面，该底面开设有方形的底面凹槽，该底面凹槽包括位于底部的该第一光学面，该第一光学面与该顶面及该底面均平行。
8.如权利要求7所述的光纤耦合连接器，其特征在于，该底面上垂直延伸有支撑件，该支撑件围绕该底面凹槽的三个侧面，该支撑件胶合于该电路板上以使该第一光学面与该电路板之间形成收容空间，该透镜条收容于该收容空间内。
9.如权利要求8所述的光纤耦合连接器，其特征在于，该反射面相对该第一光学面倾斜45度，该反射面相对该第二光学面倾斜45度。
10.如权利要求8所述的光纤耦合连接器，其特征在于，该多个第一会聚透镜排列成一条直线，该多个第二会聚透镜排列成一条直线，该多个第一会聚透镜及该多个第二会聚透镜均为凸透镜。
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